Keine Angst vor dem Mars!

Der erste bemannte Flug zum Mars ist in greifbarer Nähe. Die größte Herausforderung ist nicht das technische Know-how – es ist das Verlassen unserer Komfortzone.

Wir alle kennen ihn, den Begriff des „Moon-Shots“: Seitdem Neil Armstrong am 20. Juli 1969 als erster Mensch der Geschichte den Mond betrat, wurde die Mondlandung zum Inbegriff einer Mentalität, die visionäre Projekte in Angriff nimmt. In der westlichen Gesellschaft ist dieser Begriff noch immer tief verankert. In der Raumfahrtbranche vollzieht sich aber ein Paradigmenwechsel: Nicht mehr der Mond, sondern der Mars ist das neue Sehnsuchts- und Zielobjekt.

Fünf Jahrzehnte nach der Mondlandung ist dieser Gedankenwechsel auch angebracht – immerhin sind wir mit großer Wahrscheinlichkeit die letzte Generation, die den Mond als jungfräulichen Himmelskörper kennen wird. Anders als wir werden unsere Enkelkinder abends zu einem Mond hinaufschauen, auf dem kleine leuchtende Punkte zu sehen sein werden: Forschungsstationen, wie wir sie in Zukunft auch auf dem Mars errichten wollen.

Wird der Mars unser neuer Mond?

In gewisser Weise ist unsere jetzige Lage mit dem Jahr 1900 zu vergleichen, als die erste Antarktis-Expedition geplant wurde. Auch damals kam die Frage auf: Wieso sollte jemand ins ewige Eis wollen, nur um dort eine Flagge zu platzieren? Dabei vergessen wir gerne, dass sich Ernest Shackelton, als er 1911 zum Südpol aufbrach, noch wirklich in eine terra incognita begab – eine Region, über die so gut wie nichts bekannt war. Auch das Apollo-Programm wurde konzipiert, ohne dass die Wissenschaft wusste, ob ein menschliches Herz in der Schwerelosigkeit schlagen kann oder nicht.

Nach den Standards unserer Vorgänger sind wir im Grunde Wohnzimmersesselentdecker: Wir wissen, dass Menschen ein Jahr in der Schwerelosigkeit überleben können; wir kennen Strahlenbiologie, Weltraummedizin, Astrophysik. Meiner Ansicht nach gibt es bei einem Marsflug rein physisch gesehen nichts, wovor wir Angst haben müssten. Trotzdem ist die Idee einer bemannten Marsmission seit langem umstritten.

Nach den Standards unserer Vorgänger sind wir im Grunde Wohnzimmersesselentdecker.

Ich halte es in dieser Hinsicht wie Arthur C. Clarke, der Autor der Space Odyssey-Reihe, der einmal sinngemäß gesagt hat: Alle großartigen Projekte der Menschheitsgeschichte durchlaufen drei Phasen. In der ersten Phase heißt es, ein Projekt sei unmöglich. In der zweiten Phase heißt es, das Unterfangen sei theoretisch möglich, aber die Risiken, der Aufwand und die Kosten wären es nicht wert. Und in der dritten Phase heißt es dann, man habe das Projekt schon immer für eine gute Idee gehalten.

Bei der Reise zum Mars befinden wir uns aktuell am Ende von Phase 2: Technologisch sind wir dazu in der Lage, innerhalb der nächsten zehn Jahre Menschen zum Mars zu befördern. Das ist eine enorme Errungenschaft, bedenkt man, dass sowohl die Distanz als auch die technische Komplexität eines bemannten Marsflugs 1000 Mal höher ist, als bei einer Reise zum Mond. Unseren heutigen detaillierten Wissensstand verdanken wir Forschungsergebnissen aus der Astrophysik, Astronomie und anderen sogenannten „Space Sciences“, aber auch einer grundsätzlichen Experimentierlust: Viele der Aspekte eines bemannten Marsfluges lassen sich bereits heute auf der Erde simulieren.

Mit Analog-Missionen zum Erfolg

Die bislang längste Marssimulation, Mars-500, wurde zwischen Juni 2010 und November 2011 unter Kooperation der Europäischen Weltraumagentur (ESA) und der Nationalen Raumfahrtbehörde Chinas (CSNA) organisiert. Bei ihr simulierte eine sechsköpfige Mannschaft für 520 Tage den Alltag auf dem Mars. Die NASA hat seit 2013 insgesamt sechs sogenannte HI-SEAS Expeditionen auf Hawaii durchgeführt, bei denen über einen Zeitraum von vier bis zwölf Monaten marsähnliche Zustände getestet wurden. Und das Österreichische Weltraumforum (ÖWF) koordinierte zuletzt im Oktober 2021 mit der Israelischen Weltraumagentur (ISA) und Partnern aus 25 weiteren Nationen eine Marssimulation in der Negev-Wüste, an der weit über 200 Wissenschaftler und Ingenieure mitarbeiteten.

Übrigens: Nicht nur Wüsten eignen sich für Mars-Simulationen, wie die Expeditionen unter österreichischer Führung beweisen. Andere Standorte reichen vom „roten“ Fluss Rio Tinto in Südspanien bis hin zu den Dachsteinrieseneishöhlen in Oberösterreich. Die perfekte Analog-Site für Mars-Simulationen gibt es auf der Erde aber nicht. Das liegt nicht zuletzt daran, dass der Mars nur halb so groß wie unser Heimatplanet ist und durch seine geringere Masse nur ein Hundertstel der Erdatmosphäre besitzt. Anders als die Erde besitzt der Mars auch kein globales Magnetfeld, sondern nur noch lokalisierte und relativ schwache Magnetisierungen. Das trägt ebenfalls zu einer dünneren Atmosphäre und einem geringeren Strahlenschutz bei. Schließlich liegt die Durchschnittstemperatur auf dem Mars bei minus 70 Grad Celsius – alles in allem also keine zu heimelige Umgebung.

Die Kunst vom Fehlermachen

Unser Fachwissen über die Oberfläche und die Gegebenheiten auf dem Mars erlaubt es uns aber, schon auf der Erde diverse Teilaspekte eines Langzeitaufenthaltes zu simulieren. Dabei nutzen wir nicht nur Außenbordeinsätze im Rahmen von Mars-Simulationen, bei denen Analog-Astronauten – analog, da sich ihre Tätigkeit auf der Erde und nicht im All abspielt – testen, wie gut sich zum Beispiel Bodenproben aus unterschiedlichen Korngrößenverteilungen von Sand entnehmen lassen. Wir greifen auch auf zusätzliche Experimente zurück, die in Vakuumkammern, Raumanzugsimulatoren und Cryo-Kammern bei Temperaturen von bis zu minus 110 Grad Celsius stattfinden.

Technologisch sind wir in der Lage, innerhalb der nächsten zehn Jahre Menschen zum Mars zu befördern.

Die Mars-Simulationen gehen mit noch einem weiteren, entscheidenden Vorteil einher: Sie erlauben es uns, Fehler zu machen. Ein Beispiel zur Illustration: Als Direktor des ÖWF durfte auch ich schon in die Rolle eines Analog-Astronauten schlüpfen. Auf meiner ersten simulierten Mars-Mission im Jahr 2003 befanden wir uns in der Wüste Utahs; jeder unserer speziell gefertigten Raumanzüge wog 50 Kilogramm und erforderte eine fünfmonatige Grundausbildung, bevor er überhaupt selbstständig verwendet werden durfte. Der Prozess des Anziehens dauerte – das ist auch heute noch so – etwa drei Stunden.

Als unser Kommandant Roger Thomson dann endlich das Signal gab, nach draußen treten zu dürfen, war die Anspannung groß. Doch noch bevor wir unser erstes Experiment in die Wege leiten konnten, kam es in Thomsons Helm zu einer Fehlfunktion. Der resultierende Störton war so laut, dass er sich vor Schmerz den Helm vom Kopf riss – das Resultat: eine geschockte Crew, ein abgebrochenes Experiment und ein theoretischer Todesfall.

Astronauten als Allround-Talente

Was passiert, wenn jemand auf dem Mars stirbt? (Die Antwort: Ein Seemannsbegräbnis ist im All nicht möglich, da Astronauten mikrobiologisch kontaminiert sind. Sie dürfen also nicht auf dem Mars dekompostieren, selbst wenn das aufgrund der niedrigen Temperaturen ohnehin nicht geschehen würde.) Genau in solch einer Frage liegt der Sinn und Zweck von Mars-Simulationen: Simple Fehler zu begehen, die dann eine ganze Reihe an lehrreichen ‚What-ifs‘ anstoßen.

In Summe ist unsere Philosophie: ‚Fail Fast, Fail Cheap, Have a Steep Learning Curve‘. Zeit zum Fehler analysieren wird es bei bemannten Marsflügen zu genüge geben, denn nach derzeitigen Kalkulationen beträgt die Flugdauer zum Roten Planeten etwa 200 Tage. Die optimale Zeit, die dann auf der Oberfläche verbracht werden kann, liegt bei entweder einem Monat oder einem Jahr. Dieser gewaltige Unterschied ist der Bahnmechanik der Planeten geschuldet, durch die sich nur alle zwei Jahre ein optimales Startfenster für Marsreisen öffnet – das sogenannte Hohmann-Transferfenster.

Effektiv sprechen wir also von 1000-Tages-Missionen. Die kürzere Dauer unserer Simulationen hängt mit dem damit verbundenen Kostenfaktor zusammen, aber auch mit der Erforschung der psychologischen Nebeneffekte von Langzeitaufenthalten im All. Der menschliche Faktor ist die größte Unbekannte bei Langzeitmissionen, denn der sogenannte „Space Newness“ Faktor – also das Erlebnis, zum ersten Mal auf einer Raumstation zu sein – hält nur ungefähr zwei Wochen an. Darauf folgt die Erkenntnis, dass eine bestimmte Zahl an Monaten auf engstem Raum und nach strikt getakteten Tagesabläufen durchgestanden werden muss. Wenn psychologische Begleiterscheinungen auftreten, dann erfolgt das in der Regel innerhalb der ersten acht Monate nach Missionsstart.

Als das ÖWF 2015 Kandidaten für eine Mars-Simulation suchte, wurden für die Auswahl ganze 637 Einzelparameter angewandt – von der Länge des kleinen Fingers bis hin zur Fähigkeit, kleine Kinder zu unterhalten. Astronauten müssen Langeweile ertragen, aber auch auf Fingerschnippen einen Witz erzählen, Computerprogramme schreiben und schmackhafte Mahlzeiten aus minimalistischen Ingredienzien basteln können. Auch mit dem Gefühl der Einsamkeit müssen Astronauten umgehen können. Außerdem hoffe ich, dass wir eines Tages einen Poeten zum Mars schicken werden. Der arabische Gelehrte Ibn Battuta sagte schon im 14. Jahrhundert: Reisen machen uns zuerst sprachlos, dann zu Geschichtenerzählern. Und wie lange ist es her, dass ein Europäer zum letzten Mal eine neue Welt entdeckt hat?

Eine Frage der Ethik

Das Entdecken neuer Welten geht allerdings auch mit Fragen der Ethik und Verantwortung einher. Das Ziel, den Mars zu bereisen, entspringt drei Hauptmotivationen des Menschen: das erste ist purer Wissensdrang, begleitet von immenser Abenteuerlust. Die zweite Motivationsquelle sind die Ressourcen: Der Mars verfügt über Bodenschätze wie Nickel, Kupfer und andere Metalle, deren Abbau sich in Zukunft als lukrativ für die Erde erweisen könnte. Und schließlich ist der Mars möglicherweise jener Ort im Kosmos, der uns die Frage nach der Einzigartigkeit von Leben auf der Erde beantworten kann – eine Frage, die wir uns als Menschheit seit unzähligen Generationen stellen.

Der Mars ist möglicherweise jener Ort, der die Frage nach der Einzigartigkeit von Leben auf der Erde beantworten kann.

Zwar ist die Marsoberfläche durch ihre chemische Zusammensetzung und die Strahleneinwirkung stark sterilisiert. Doch nach aktuellem Forschungsstand kann nicht ausgeschlossen werden, dass sich knapp unter der Oberfläche des Planeten Spuren von Leben entwickelt oder sogar gehalten haben. Der Boden des Mars sollte daher in den nächsten 50 Jahren nicht unkontrolliert kontaminiert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde bereits 2004 von den beiden europäischen Forschern Gerda Horneck und Charles Cockell die Entwicklung eines „Planetary Park System“ für den Mars vorgeschlagen.

Sollte dieser Plan zur Umsetzung kommen, so würde der Mars wie ein streng geschütztes Naturschutzgebiet behandelt werden müssen. Das ist auch von Bedeutung hinsichtlich der Errichtung einer Mars„kolonie“, wie SpaceX-Gründer Elon Musk sie anvisiert. Persönlich spreche ich statt von einer Kolonisation lieber von einer Expansion in neue Lebensräume: Wir folgen demselben migratorischen Instinkt, der unserer Spezies schon in der Vergangenheit als Überlebensrezept gedient hat.

Dossier: Weltraum

Wir sind nicht alleine

Avi Loeb

ist theoretischer Physiker und Harvard-Professor

Konkrete Pläne

Natürlich müssen dennoch noch gewisse ethische und rechtliche Grundsatzfragen geklärt werden, bevor eine Mars„kolonie“ zur Realität werden kann. Pure Zukunftsmusik ist das Vorhaben aber nicht. Der Perseverance-Rover hat bereits eine Sauerstofffabrik getestet, mit der Sauerstoff und Treibstoff aus der Atmosphäre des Mars gewonnen werden können. Der Marsboden enthält außerdem Permafrost und eignet sich somit zur Extrahierung von Grundwasser. Der Nahrungsmittelanbau würde sich schon schwieriger gestalten – der Marsboden ist immerhin nicht nur gefroren, sondern auch unfruchtbar, salzig und stellenweise toxisch. Auf der ISS sind aber bereits umfangreiche Recycling-Strategien im Einsatz, die beweisen, dass Astronauten sehr schnell lernen können, ein Raumschiff wie ein Miniatur-Ökosystem zu behandeln – und beispielsweise auch frische Pflanzen wie Kresse im All anzubauen.

Auch mit Hinblick auf bewohnbare Strukturen gibt es bereits erste Antworten. So könnten zunächst aufblasbare oder aufklappbare Konstruktionen von der Erde transportiert und vor Ort unter Druck gesetzt werden. Auch gibt es robotische Elemente, die dazu in der Lage sind, Wände aufzuschütten oder sogar Ziegelsteine im All herzustellen. Zudem wissen wir, dass es auf dem Mars dank des Olympus Mons, dem größten Vulkan unseres Sonnensystems, ein Höhlensystem gibt, das überwiegend aus sogenannten Lavaröhren besteht. Diese Röhren entstehen bei Vulkanausbrüchen und bilden hermetisch abgedichtete Flussröhren, in die man aufblasbare Siegel einfügen könnte. Wenn man die Lavaröhren anschließend mit Luft füllte, ergäbe das eine riesengroße Struktur, in der Menschen leben könnten. Es ist also durchaus denkbar, dass die ersten Menschen, die langfristig und in größerer Zahl auf dem Mars wohnen werden, Höhlenmenschen sein werden.

„Ask the Austrians“

Um all diese Ziele Wirklichkeit werden zu lassen, bedarf es aber nicht nur weiterer Forschungsinitiativen, sondern auch eines institutionellen Wandels in Europa. Weltraumforschung findet nicht in einem luftleeren Raum statt. Auf politischer Seite muss das Bedürfnis der Menschen nach fernen Horizonten stärker reflektiert werden, als es derzeit der Fall ist. Immerhin ist Raumfahrtforschung auch Zukunftsforschung, und das in zweierlei Hinsicht – zum einen, weil durch sie Recycling- und Telekommunikations-Technologien an der Grenze des technisch und physisch Möglichen entwickelt werden, die anschließend auch für den Alltag auf der Erde von immenser Bedeutung sind. Und zum anderen, weil die Weltraumforschung ein immenses genderübergreifendes Motivationspotential für junge Menschen birgt – insbesondere in den STEM-Fächern.

Derzeit findet der gesellschaftliche Stellenwert der Weltraumforschung in der europäischen Politik aber nur beiläufigen Ausdruck. Statt den Mut, zu neuen Welten aufzubrechen, sehen wir primär einen Wildwuchs an tagespolitischen Befindlichkeiten, die neue Weltraum-Forschungsprogramme zu Ineffizienz verdammen oder dazu führen, dass sie gänzlich im Sand verlaufen. Die ESA darf beispielsweise ohne Zustimmung eines Mitgliedslandes keinen Kooperationsvertrag mit einer dort ansässigen Forschungseinrichtung eingehen; in Österreich lautet das erklärte industriepolitische Ziel, die bemannte Raumfahrt nicht zu propagieren. Als offizieller Grund dafür gilt ein Mangel an Firmen, die sich an solchen Projekten beteiligen können. Doch das ist letzten Endes ein Henne-Ei-Problem und verkennt Österreichs intellektuelle PS. Nicht nur einmal hat es von NASA-Seite schon geheißen: When in doubt, ask the Austrians – und das, obwohl es in Österreich eben gerade einmal 100 Firmen in der Raumfahrtbranche mit etwa 1000 Angestellten gibt. Das Potenzial nach oben ist riesig.

In welch privilegierter Zeit leben wir, wenn Science Fiction zu Wirklichkeit wird? Statt den Sinn hinter grandiosen Meilensteinen der Menschheitsgeschichte zu hinterfragen, sollten wir uns darauf zurückbesinnen, das Leben außerhalb unserer Komfortzone zu erleben – sowohl auf individueller als auch auf institutioneller Ebene. Die Bereitschaft, aus dieser Komfortzone herauszutreten und ferne Horizonte zu entdecken, ist in Europa zu stark einer verbreiteten Kultur der Paranoia gewichen. Wir sollten uns der Geisteshaltung Ishmaels, des Protagonisten in Herman Melvilles Roman Moby Dick, besinnen, der zu Beginn seiner Reise sagt, er habe eine „unauslöschliche Sehnsucht nach den entlegenen Dingen“. Europa sollte diese Sehnsucht wiederentdecken, statt sich weiter an ein provinziell verankertes Denken zu klammern, durch das es über kurz oder lang den internationalen Anschluss verlieren wird.